Исследование гидродинамики и теплообмена в каналах малого диаметра при высоких приведенных давлениях

Внедрение: 2017 г.

На кафедре общей физики и ядерного синтеза МЭИ создан экспериментальный стенд, предназначенный для изучения особенностей процессов гидродинамики и теплообмена в каналах малого диаметра при высоких приведенных давлениях [1]. Принципиальная схема стенда изображена на рисунке 1.

В качестве рабочей жидкости использовались фреоны R113 и RС318. Контур экспериментального стенда позволяет поддерживать высокие приведенные давления, а также обеспечивает широкий диапазон массовых скоростей.

Рисунок 1. Схема экспериментального стенда: 1 – термокомпрессор; 2 – бак; 4 – баллон; 6 – насос; 7 – расходомер; 8 – нагреватель; 9 – форвакуумный насос; 10 – рабочий участок; 12 – теплообменник; 13 – байпасная линия; R113 и RС318 – фреоны; В1 - В15 – вентили; ВТ2 – вентиль тонкой регулировки.

Стенд оборудован автоматизированной системой сбора данных. Основные измерительные каналы:

• 8 термопар (хромель-копелевые); 
• 2 преобразователя давления АИР‑10; 
• 2 расходомера; 
• 1 датчик тока LEM; 
• 1 дифманометр на рабочем участке.

В процессе экспериментальных исследований основные измеряемые параметры поступают в систему сбора данных с рабочего участка от датчиков температуры и давления. Также контролируется и фиксируется показания расходомера и датчика силы тока нагрева рабочего участка. Экспериментальные данные записываются в файл в стационарном режиме работы.

В качестве системы сбора данных использовался крейт LTR‑U‑1 (выпускаемый сегодня аналог LTR‑CEU‑1) с измерительным модулем LTR27. В качестве программного обеспечения используется программа LGraph2.

При подготовке серии исследований была проведена модернизация экспериментального стенда, отлажена автоматизированная система сбора данных, выполнена тарировка первичных датчиков, разработана методика проведения исследований, выполнена оценка погрешности измерений. Разработана и реализована конструкция рабочего участка с компенсацией тепловых деформаций. Рабочий участок продемонстрировал работоспособность во всем диапазоне режимных параметров.

Анализ первичных данных о теплообмене и потерях давления показывает хорошую воспроизводимость данных, качественное соответствие с известными закономерностями течения и теплообмена. Показано отсутствие влияния малых линейных размеров рабочего участка на качественные закономерности теплообмена. Экспериментальные данные о потерях давления хорошо согласуются с известными расчетными методиками.
 

Источник:
Беляев А.В. Экспериментальное исследование гидродинамики и теплообмена в каналах малого диаметра при высоких приведенных давлениях: диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. – Москва. – 2017. – 152 с.

Разработчик: Беляев А.В. (ФГБОУ ВО «Национальный исследовательский университет «МЭИ»)